Proses Gurdi (drilling)

Prinsip Dasar Pengeboran adalah suatu proses pengerjaan pemotongan menggunakan mata bor (twist drill) untuk menghasilkan lubang yang bulat pada material logam maupun non logam yang masih pejal atau material yang sudah berlubang. Proses menghasilkan lubang dapat pula dilakukan dengan cara yang lain yaitu dengan proses boring (memperbesar lubang). Perbedaan proses drilling dan boring :Tabel 1. Perbedaan Drilling dengan BoringDrillingBoring

Alat potongMata borPahat ISO 8/9

Material awalBisa pejalHarus sudah berlubang

Ukuran lubangSama dengan ukuran mata borLebih besar dan dapat diatur

Alat pencekamDrill chuck, sleeveBoring head

Pahat gurdi mempunyai dua mata potong dan melakukan gerak potong berupa putaran poros utama mesin gurdi. Putaran tersebut dapat dipilih dari beberapa tingkatan putaran yang tersedia pada mesin gurdi, atau ditetapkan sekehendak bila sistim transmisi putaran mesin gurdi merupakan sistim berkesinambungan (stepless spindle drive).

Prinsip dasar gerakan pengeboranMesin bor mempunyai prinsip dasar gerakan yaitu gerakan berputar spindel utama (n) dan gerakan/laju pemakanan (f). a. Putaran mata bor ( n )Gerakan putaran mata bor ini merupakan gerakan berputarnya spindel mesin bor. Gerakan ini sering disebut gerakan utama ( main motion ). Besarnya putaran spindel ini tergantung oleh material benda kerja, material mata bor dan diameter mata bor. Gerakan utama ini diukur dalam m/menit. b. Laju pemakanan ( f )Laju pemakanan adalah gerakan turunnya mata bor menuju benda kerja tiap satuan waktu. Besarnya laju pemakanan ini mempengaruhi kualitas permukaan hasil lubang. Laju pemakanan diukur dalam mm/putaran.Gerak berputar spindel utama dihasilkan dari gerak putar motor utama yang diteruskan melalui beberapa sistem transmisi yaitu :a. Sistem transmisi sabuk (belt)1. Biasanya digunakan untuk mesin bor meja atau mesin yang dayanya kecil.2. Jika terjadi kelebihan beban memungkinkan adanya selip sehingga aman tetapi efisiensi dayanya rendah. b. Sistem transmisi roda gigi (gear)1. Biasanya digunakan untuk mesin bor yang dayanya besar.2. Efisiensi daya tinggi, tidak memungkinkan adanya selip.c. Sistem transmisi gabungan sabuk dan roda gigi Ukuran dari mesin bor ditentukan oleh beberapa hal, yaitu :1. Jarak dari tiang ke poros utama2. Besarnya mata bor yang dapat dipasang3. Panjang langkah poros utama4. Jarak dari permukaan meja ke spindel utama

Pengelompokan Mesin GurdiMesin gurdi dapat dikelompokkan berdasarkan konstruksinya :a. Mesin Gurdi Portabel Mesin ini dispesifikasikan menurut ukuran diameter penggurdi maksimum yang dapat digunakan. Mesin jenis ini adalah relatif kecil, terutama digunakan untuk operasi penggurdian yang tidak dapat dilakukan dengan mudah bila menggunakan mesin kempa gurdi biasa. Karena memang dari jenis portable, selain dilengkapi motor listrik kecil, diameter maksimum penggurdi nya pun hanya 12 mm.

Gambar 1 Penggurdi Portableb. Mesin Penggurdi Peka :Mesin jenis ini dispesifikasikan menurut diameter benda kerja maksimum yang dapat digurdi. Mesin jenis ini beroperasi pada putaran tinggi, yang terdiri atas sebuah standard tegak, sebuah meja horizontal dan sebuah spindel vertikal untuk memegang dan memutar penggurdi. Mekanisme penggerak mesin ini adalah batang gigi dan pinyon pada selongsong pemegang spindel putar, yang dapat dihubungkan langsung dengan motor atau dengan ssistem sabuk ataupun dengan sistem piring gesek (seperti kopling). Bila menggunakan piring gesek, biasanya kurang sesuai untuk kecepatan rendah maupun pemotongan berat yang mengutamakan tekanan dan temperatur yang tinggi. Diameter penggurdi meksimum yang dapat di aplikasikan pada mesin ini adalah 15 mm.

Gambar 2 Penggurdi Peka

c. Mesin Penggurdi RadialMesin ini dirancang untuk menggurdi beberapa lubang pada benda kerja yang besar. Mesin nya terdiri dari sebuah tiang vertikal yang menyangga sebuah lengan dengan membawa elat penggurdi. Lengan nya dirancang dapat bergerak kesegala posisi diatas sebuah meja kerja dan pada lengan tersebut terdapat tombol-tombol untuk menyetel gurdi.

Gambar 3 Penggurdi Radial

d. Mesin Penggurdi VertikalPenggurdi tegak, agak mirip dengan penggurdi sensitif, bedanya, mesin ini dirancang untuk pemotongan berat, seperti telihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4 Penggurdi VertikalTinggi mesin ini sekitar 1 m, dengan tiang nya berbentuk peti yang umumnya lebih kaku dan lebih kokoh dibandingkan dengan tiang berbentuk bulat, oleh karena itu, mesin ini akan lebih sasuai untuk pekerjaan pemotongan berat serta pekerjaan mengetap dan tentu saja penggurdian.

e. Mesin Penggurdi Spindel JamakKeistimewaan mesin ini dapat menggurdi beberapa lubang sekaligus, seperti yang diperlihatkan pada gambar diatas. Mesin ini bekerja sangat presisi, sehingga produk yang dihasilkan nya merupakan produk yang mampu tukar. Walaupun demikian, dibutuhkan sebuah pelat yang dilengkapi dengan selongsong, untuk memandu penggurdi masuk dengan tepat ketitik yang dituju pada benda kerja.

Gambar 5 Penggurdi Spindel Jamak

f. Mesin Penggurdi TuretMesin jenis ini biasanya bisa diperlengkapi oleh kendali numerik, bahkan untuk jenis tertentu mempunyai 8 (delapan) stasiun turet, dimana setiap stasiun dapat menjalan kan suatu alat tertentu yang beda dari alat pada stasiun lain nya.

Gambar 6 Penggurdi Turet

g. Mesin Penggurdi Produksi OtomatisDikatakan otomatis, karena mesin ini mampu memindahkan benda kerja yang telah dimesin dari satu stasiun ke stasiun berikut nya untuk proses pekerjaan lain nya. Mesin ini biasanya dilengkapi oleh 35 stasiun, bahkan ada yang sampai 100 stasiun, yang dapat melakukan berbagai operasi berbeda-beda sesuai yang direncanakan. Seperti gambar yang terlihat dibawah ini memperlihatkan sebuah mesin penggurdi produksi otomatis dengan 35 stasiun pengendali yang mampu memproduksi 75 buah suku cadang (benda kerja) untuk setiap jam nya.

Gambar 7 Penggurdi Produksi Otomatis

h. Mesin penggurdi di lubang dalam.Mesin jenis ini biasanya digunakan untuk menggurdi: laras senapan, spindel panjang, batang engkol dan peralatan pengeboran sumur minyak tertentu. Karena lubang yang dalam dan panjang, maka akan sulit untuk menyangga benda kerja dan penggurdinya, termasuk serpihan logam, harus bisa keluar dengan baik. Oleh karena itu, kecepatan putar dan hantaran, harus diperhitungkan dengan cermat, tetapi mesin ini sudah dirancang untuk dapat mengatasi hal-hal yang disebutkan diatas. Konstruksi mesin ini pada umum nya adalah vertikal dan menggunakan mata potong tunggal dengan bentuk galur yang lurus.Untuk pendinginan, karena memang temperatur kerja nya cukup tinggi, digunakan minyak bertekanan tinggi, dialirkan melalui sebuah lubang yang disiapkan pada alatpenggurdinya.Umumnya, mesin penggurdi lubang dalam ini stasioner (diam), sementara itu, benda kerja nya yang berputar, namun bila dikehendaki lain, misalnya karena sulit untuk memutar benda kerja, maka design mesin ini memungkinkan untuk benda kerja yang diam, penggurdi yang berputar.Karena lubang dalam, maka alat penggurdinya pun panjang, oleh karena itu dianjurkan, agar hantaran nya ringan, untuk mencegah ter-tekuk nya penggurdi.

Jenis Pahat Dari Mesin Gurdi

Alat untuk memperluas lubang (reamer) adalah perkakas yang dapat menyelesaikan lubang yang telah digurdi atau di bor. Banyak nya bahan (geram) yang dipotong tergantung pada ukuran lubang dan bahan benda kerja yang di potong. Untuk reamer yang sedang, tebal geram yang dipotong biasanya 0,38 mm, namun untuk yang kecil = 0,13 mm, tetapi untuk diameter reamer yang besar, maka tebal geram bisa mencapai 0,8 mm.Ada beberapa istilah yang umum digunakan pada alat peluas lubang, seperti yang dapat dilihat pada gambar ilustrasi dihalaman sebelum nya. Demikian juga untuk perkakas reamer, dikenal ada beberapa macam, yakni: a. Peluas lubang tangan b. Peluas lubang pencekam c. Peluas lubang cangkang (shell) d. Peluas lubang tirus e. Peluas lubang ekspansi f. Peluas lubang mampu setelBebarapa jenis perkakas perluas lubang tersebut, dapat dilihat gambarnya dibawah ini:

Gambar 9 Jenis Pahata. Peluas Lubang Tangan Peluas lubang tangan adalah perkakas untuk penyelesaian akhir yang dirancang untuk penepatan akhir dari lubang. Ujung alat ini di gerinda dengan bentuk tirus, untuk memudahkan pemasukan perkakas nya kedalam lubang, galur yang digunakan biasanya lurus atau spiral.b. Peluas Lubang PencekamJenis galurnya, bisa lurus maupun spiral, yang spiral mempunyai aksi peluasan lubang bebas, digunakan untuk lubang yang sulit untuk diperbesar, sedangkan yang lurus,digunakan dalam mesin turet, gurdi kempa dan pembubut.c. Peluas Lubang CangkangUjung perkakas nya berbentuk cangkang (shell) yang dipasangkan pada arbor tirus. Celah yang ada pada alat ini menghubungkan penyeret pada arbor untuk menghasilkan pergerakan positif. Umumnya perkakas ini digunakan untuk mesin bubut turet, dianjurkan untuk tidak terlalu tebal memotong geram.

d. Peluas Lubang TirusUntuk perkakas ini, diperlukan konstruksi yang kokoh dan sekuat mungkin, karena seluruh panjang perkakas digunakan untuk membesarkan lubang pada benda kerja, dalam artian ketebalan benda kerja nya cukup ekstrim.e. Peluas Lubang EkspansiPerkakas pelubang ekspansi ini, umumnya dapat disetel untuk meng-kompensasi ke ausan atau untuk keperluan meluaskan lubang berdiameter besar.f. Peluas Lubang Mampu Setel Agak mirip dengan peluas lubang ekspansi, hanya perkakas ini tidak dapat dimanipulasi untuk menjaga ukuran lubang dalam kisaran yang luas.

Proses Gurdi

Gambar 10 Proses GurdiBenda kerja : lw = panjang pemotongan benda kerja ; mmPahat gurdi : d= diameter gurdi ; mm Kr = sudut potong utama = sudut ujung (point angle)Mesin gurdi : n = putaran poros utama; (r)/min Vf = kecepatan makan; mm/minElemen dasar dapat dihitung dengan rumus berikut ;1. Kecepatan potong :

VC =; m/min2. Gerak makan permata potong:

fz =; mm/r3. Kedalaman potong: a = d/2 ; mm4. Waktu pemotongan: tc = lt / Vf ; min dimana: lt = lv + lw + ln ; mm ln = (d/2) tan Kr ; mm5. Kecepatan penghasilan geram:

Z =; cm3/m

Proses Freis (milling)

Mesin freis merupakan mesin yang paling mampu melakukan banyak kerja dari semua mesin perkakas. Permukaan yang datar maupun berlekuk dapat diproses dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa. Operasi pada umumnya dilakukan oleh ketam, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan mesin peluas lubang dapat dilakukan oleh mesin freis.

Gambar 1 Mesin MillingMesin freis yang digunakan dalam proses permesinana ada tiga jenis, yaitu Column and knee milling machinesMesin jenis column and knee dibuat dalam bentuk mesin freis vertical dan horisontal. Kemampuanmelakukanberbagaijenis

Pahat freis mempunyai deretan mata potong pada tepi perkakas potong yang berjumlah banyak (jamak). Bersifat sebagai pemotong tunggal pada daurnya. Pengelompokan Mesin Freis Secara umum mesin freis dapat dikelompokkan atas :a. Freis tegak (face milling)Pada freis tegak antara sumbu pahat dan benda kerja tegak lurus.b. Freis datar (slab milling)Pada freis datar antara sumbu pahat dan benda kerja sejajar. Freis datar dibedakan menjadi dua, yaitu :1. Mengefreis turun (down milling)2. Mengefreis naik (up milling/coventional milling) Pahat Mesin FreisDua jenis utama pahat yang digunakan pada mesin freis (milling cutter) dapat dibedakan atas dua macam seperti yang terlihat pada gambar 2.8 :1. Pahat freis selubung (slab milling cutter), lihat gambar 2.8a 2. Pahat freis muka ( face milling cutter ), lihat gambar 2.8b Vf Vf a. Slab milling cutter b. Face milling cutterGambar 1 Jenis Pahat pada Mesin Freis Pahat freis termasuk pahat bermata potong jamak dengan jumlah mata potong sama dengan jumlah gigi freis.Berdasarkan jenis pahat yang digunakan dikenal dua macam cara yaitu :1. Mengefreis datar dengan sumbu pahat sejajar dengan permukaan benda kerja. Mengefreis datar dibedakan atas dua yaitu :a. Mengefreis turun (down milling )Pada down milling gerak rotasi pahat searah dengan gerak translasi benda kerja.Proses turun akan menyebabkan benda kerja lebih tertekan ke meja dan meja terdorong oleh pahat yang mungkin suatu saat (secara periodik) gaya dorongnya akan melebihi gaya dorong ulir atau roda gigi penggerak meja. Apabila sistem kompensasi keterlambatan gerak bolak balik ( back lash compensator ) tidak begitu baik maka mengefreis turun dapat menimbulkan getaran bahkan kerusakan. Mengefreis turun tidak dianjurkan untuk permukaan yang terlalu keras. VfGambar 2 Jenis Pahat Down Millingb. Mengefreis naik ( up milling / comvesional milling )Pada up milling gerak rotasi pahat berlawanan arah dengan gerak translasi benda kerja.Mengefreis naik dipilih karena alasan kelemahan mengefreis turun. Mengefreis naik cepat mempercepat keausan pahat karena mata potong lebih banyak menggesek benda kerja yaitu saat mulai pemotongan, selain itu permukaan benda kerja lebih kasar. VfGambar 3 Jenis Pahat up Milling2. Mengefreis tegakMengefreis tegak (face milling) dengan sumbu putaran pahat freis muka tegak lurus permukaan benda kerja. Cara membedakan pahat up milling dengan down milling adalah :a. Dengan melihat arah buangan geramnya.b. Dengan melihat arah putaran dari pahat tersebut.

Gambar 4 Proses Freis Datar dan Freis Tegak Jenis Pemotong Pada Mesin FreisJenis pemotongan pada mesin freis adalah sebagai berikut :1. Pemotong freis biasaMerupakan sebuah pemotong berbentuk piringan yang hanya memiliki gigi pada sekelilingnya.2. Pemotong freis samping.Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecuali bahwa giginya di samping.3. Pemotong gergaji pembelah logam.Pemotong ini mirip dengan pemotong freis datar atau samping kecuali bahwa pembuatannya sangat tipis, biasanya 5 mm atau kurang.4. Pemotong freis sudut.Ada dua pemotong sudut yaitu pemotong sudut tunggal dan pemotong sudut ganda. Pemotong sudut tunggal mempunyai satu permukaan kerucut, sedangkan pemotong sudut ganda bergigi pada dua permukaan kerucut. Pemotong sudut digunakan untuk memotong lidah roda, tanggem, galur pada pemotong freis, dan pelebar lubang.5. Pemotong freis bentukGigi pada pemotong ini merupakan bentuk khusus. Termasuk didalamnya adalah pemotong cekung dan cembung, pemotong roda gigi, pemotong galur, pemotong pembulat sudut, dsb.6. Pemotong proses ujung.Pemotong ini mempunyai poros integral untuk menggerakkan dan mempunyai gigi dikeliling dan ujungnya.7. Pemotong T-slot.Pemotong jenis ini menyerupai pemotong jenis datar kecil atau freis samping yang memiliki poros integral lurus atau tirus untuk penggerakan.

Jenis operasi yang dapat dilakukan pada mesin freis dapat dilihat pada gambar 2.8 Freis Selubung Freis Ujung

Freis Muka Freis Sisi Freis Alur

Pemotongan Freis Bentuk Freis Inti

Freis UlirGambar 5 Proses yang dapat dilakukan pada mesin freis

Elemen dasar dari proses freis dapat diketahui atau dihitung dengan menggunakan rumus yang dapat diturunkan dari kondisi pemotongan ditentukan sebagai berikut;Benda kerja : w = lebar pemotongan lw = panjang pemotongan a = kedalaman potongPahat freis : d = diameter luar z = jumlah gigi (mata potong)

= sudut potong utama = 90 untuk pahat freis selubung.Mesin freis : n = putaran poros utama Vf = kecepatan makan Elemen dasar pada mesin freis dapat dihitung dengan rumus berikut :

1. Kecepatan potong

VC = ; m/min2. Gerak makan pergigi fz = Vf / (z n); mm/(gigi)3. Waktu pemotongan tc = lt / Vf ; min dimana : lt= lv + lw + ln ; mm,

lv ; untuk mengefreis datar, lv 0 ; untuk mengefreis tegak, ln 0 ; untuk mengefreis datar, ln= d / 2 ; untuk mengefreis tegak4. Kecepatan menghasilkan geram

Z = ; cm3 /min